1、静力弹塑性 和动力弹塑性分析 几个热点问题,目 录,为什么要做静力或动力弹塑性分析？ 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？ 影响分析结果的因素？ 初始荷载要用施工阶段分析结果吗？ Pushover分析应选择什么样的加载模式？ 如何选取动力弹塑性的地震波？ 用铰模型还是纤维模型？ 要考虑楼板的弹塑性吗？,目 录,看什么结果？如何整理结果？ 我能学会吗？需要多久能学会？ 其它几个问题 动力弹塑性分析采用显式积分还是隐式积分 计算铰特性值时用材料的设计值？标准值？极限值？ 泊松比对墙单元非线性分析的影响？ 墙单元在非线性分析时的剪切模量取值？ 如何判断墙是否发生了剪切破坏？ 分析时间问题 ,目 录,为什
2、么要做静力或动力弹塑性分析？,为什么要做静力或动力弹塑性分析？,你知道自己设计的结构到底能抵抗多大的地震吗？你知道自己设计的结构在大震时什么地方先破坏吗？你知道自己设计的结构是先发生剪切破坏还是弯曲破坏？结构屈服后还能抵抗多大的地震力和变形？你用实配钢筋验算过“强剪弱弯”、“强柱弱梁”吗？大震下要结构要保持弹性需要多大截面和配筋？,目 录,2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性？,2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？,静力弹塑性的优点：简单方便、概念清晰计算效率高整理结果较为容易,静力弹塑性的弱点：只适合多层结构不能准确计算出铰顺序不能反映结构的动力特性(滞回特性),2. 是做静力弹塑性还
3、是做动力弹塑性分析？,动力弹塑性的优点：能够反映结构的动力特性正确反映出铰顺序相对准确的反映结构的实际受力状态,动力弹塑性的弱点：理论较为复杂，难于学习掌握分析结果受地震波等参数影响较大计算时间较长且整理结果较为繁琐,2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？,新抗规5.5.2条规定：,“应”进行弹塑性变形验算的结构如下：1) 8度III、IV类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；2) 79度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；3)高度大于150m的结构；4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；5)采用隔震和消能减震设计的结构；“宜”进行弹塑性变形
4、验算的结构如下：1)表5.1.2-1所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构；2)7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；4)高度不大于150m的其它高层钢结构。5)不规则的地下建筑结构和地下空间综合体。,2. 是做静力弹塑性还是做动力弹塑性分析？,高度200m 时，应采用弹塑性时程分析法； 高度在150200m 时，可视结构不规则程度选择静力或时程分析法。 高度超过300m 的结构，应由两个独立的计算，进行核； 复杂结构应进行施工模拟分析，应以施工全过程完成后的内力为初始状态弹塑性时程分析宜采用双向或三向
5、地震输入构件的几何尺寸、混凝土构件所配的钢筋和型钢、混合结构的钢构件应按实际情况参与计算。钢筋和混凝土材料的本构关系可按现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010 的有关规定采用。应考虑几何非线性影响,新高规3.11.4条、规定：,目 录,3. 影响分析结果的因素？,3. 影响分析结果的因素？,线性设计结果- 不能有超筋超限的构件荷载- 初始荷载作用下不要有屈服的构件- Pushover：加载模式(层剪力模式)- 动力弹塑性：地震波铰特性- 是否采用了实配钢筋计算的？- 如何计算的？（标准值、设计值、平均值)- 纤维的划分精度程序非线性分析方法的收敛性,5. 人为操作失误,目 录,4. 初始
6、荷载要用施工阶段分析结果吗？,4. 初始荷载要使用施工阶段结果吗？,选择初始荷载的目的- 实际上要选择的是初始内力状态- 计算初始状态基础上的地震作用效应理论上应使用施工阶段分析的内力结果- 考虑和不考虑施工阶段分析，内力结果相差较大准确的施工阶段分析- 要考虑实际的结构、荷载、边界的变化目前一般采用DL+0.5*LL （FEMA建议 0.25*LL),目 录,5. Pushover分析应选择什么样的加载模式？,5. Pushover分析应选取什么样的加载模式？,Pushover分析的加载模式- 静力荷载工况、等加速度、振型、层地震剪力原则：应反映实际的地震力分布一般选择：第一振型- 原因：多
7、层结构的地震力接近倒三角形，与第一振型接近推荐：层剪力模式，对高层或不规则结构更接近实际的地震力分布固定加载模式的理论缺陷：加载模式在分析过程中不变,目 录,6. 如何选取动力弹塑性的地震波？,6. 如何选取动力弹塑性分析地震波？,合理选波的三个方面选取频谱特性Tg、持续时间满足要求的波选取满足抗规5.1.2要求的三条波(两条实际，一条人工)- 三条波平均影响系数的要求- 三条波基底剪力的要求合理调幅- 用有效峰值加速度调幅,目 录,7. 用铰模型还是纤维模型？,7. 铰模型和纤维模型的优缺点？,铰模型的优点容易判断构件层面的损伤 可以考虑剪切破坏 计算效率相比纤维模型要高铰模型的缺点不能判断
8、截面局部的损伤- 什么地方开裂、压碎，哪些钢筋屈服等,7. 铰模型和纤维模型的优缺点？,纤维模型的特点(受纤维数量、变形协调的影响),目 录,8. 需用考虑楼板的弹塑性吗？,8. 需要考虑楼板的动力弹塑性吗？,理论上需要楼板钢筋的影响 楼板刚度的变化对横向分析结果的影响 可能会影响梁、柱、墙的出铰顺序实现起来有难度如何考虑楼板配筋- 板的单元划分很不规则，如何找到对应位置的配筋应力集中的影响- 楼板与墙、连梁等连接位置在横向荷载作用下会产生应力集中- 应力集中位置很容易过早进入塑性，这是不真实的- 这会影响分析结果的准确性和分析的收敛性,目 录,9. 看什么结果？如何整理结果？,结构大师差别化
9、功能,新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案,静力弹塑性结果动力弹塑性结果结果比较,结构大师差别化功能,新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案,静力弹塑性结果性能点位置（中震、大震）弹塑性层间位移角：看附录M规定基底剪力：大震/反应谱结果的约3倍构件承载力：验算方法看附录M规定出铰类型符合强柱弱梁、强剪弱弯要求注意：Pushover分析不能准确获得出铰顺序,结构大师差别化功能,新流程、新技术、新设计：第三代结构设计解决方案,动力弹塑性结果查看最大、最小值（中震、大震）弹塑性层间位移角：看附录M规定基底剪力：大震下位反应谱结果的约3倍构件承载力：验算方法看附录M规定出铰顺序、出铰
10、类型符合强柱弱梁、强剪弱弯要求,静力弹塑性与动力弹塑性分析结果比较,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,- 最大层间位移角,小震 (29 step),中震 (36 Step),大震 (191 Step),191 Step,容许弹塑性 层间位移角 1/100,容许弹性 层间位移角 1/800,静力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,性能点,12th Story,211 step,191 step,100 step,12th Story,100 step,150 step,12th Story,191 step (性能点步骤),12th Story,211 step (极限),
11、150 step,静力弹塑性分析结果,- 各步骤框架铰状态,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,墙铰状态(砼抗压破坏),1st Story,191 step,砼抗压破坏等级,1st Story,211 step,静力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,墙铰状态（混凝土剪切破坏),1st Story,191 step (性能点),砼剪切破坏等级,1st Story,211 step (最终),1st Story,52 step (屈服),静力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,墙铰状态（钢筋破坏),9th Story,191 step,钢筋破坏等级,9th
12、Story,211 step,静力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,- 层剪力、层间位移角,动力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,- 连梁的滞回曲线,动力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,- 混凝土墙的应力-应变曲线,试验数据,动力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师, 延性系数(D/D1),10 Seconds,El Centro Earthquake Wave,1st Story,动力弹塑性分析结果,3. 多样的非线性分析结果,结构大师,目 录,10. 我能学会吗？需要学多久？,1. 静力弹塑性/动力弹塑性分析数据
13、自动生成功能,1. 只需一键，就能生成所有分析数据！,结构大师,2. 可导入实际配筋计算构件的铰特性,2. 只需一键，就可导入施工图中的实际配筋后准确计算所有构件的铰特性,绘图师中的实际配筋,结构大师,目 录,其它几个问题动力弹塑性分析采用显式积分还是隐式积分显式积分优点：非线性分析容易收敛显式积分的使用：爆炸（1/1000秒）、非线性特性明显的结构建筑结构 ：隐式 积分足够（地震波时间步长0.02秒）,目 录,其它几个问题计算铰特性值时用材料的标准值？设计值？平均值？按附录M规定 一般开裂弯矩、屈服弯矩用标准值 极限弯矩用极限值 混凝土一般推荐用三折线铰，钢结构用双折线铰 混凝土用四折线武田模型、FEMA铰时才有极限值,目 录,其它几个问题泊松比对墙单元非线性分析的影响？ 墙单元在非线性分析时的剪切模量取值？ 如何判断墙是否发生了剪切破坏？ 分析时间问题 ,我们要做的是技术的普及。,非线性分析将不在是。,神秘的或遥不可及的。,未来三十年，midas将是您最值得,信赖的朋友。,第三代结构设计产品,新流程、新技术、新设计,打造结构设计人员幸福生活！,
